(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた個別液室に圧力を加えるアクチュエータ素子を、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号により駆動し、それぞれ対応するノズルからインク滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液滴吐出装置の記録ヘッドであって、
前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設け、且つ、一列に並設されたアクチュエータを駆動する為の駆動のＩＣオン抵抗が、接続部からの距離が遠くなるにつれ小さくなっていることを特徴とする液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項２】
前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に導電ループとなるヘッド構成部品は、アクチュエータ素子を固定するヘッドベースであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項３】
前記アクチュエータ素子を固定するヘッド構成部品であるヘッドベースに導電性材料を用いることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項４】
前記ヘッドベースの材料にＳＵＳを用いることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項５】
前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部を金のスパッタにて成膜することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項６】
前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部の金のスパッタ膜厚は0.4μｍ以下であることを特徴とる請求項５に記載の液体吐出装置の記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置の記録ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドから記録媒体上に液滴を吐出させ、高精細な画像形成を行う液滴吐出装置に関するものであり、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子の変位により液室内の容積を変動させ液滴を吐出させる液滴吐出装置の記録ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、紙、フィルム等様々な記録媒体に対して印刷を行う手段として、インクジェット記録装置（液滴吐出装置）が知られている。インクジェット記録装置は、インクタンクから供給チューブを介して液体吐出ヘッドへインクを供給し、供給されたインクを、ピエゾ等の圧電素子に電圧を印加する。これにより、液体吐出ヘッドのノズルから記録媒体上へインクを吐出させ、記録媒体上で上記動作を繰り返すことにより、高精細な画像を記録媒体上に形成させる。
【０００３】
インクジェット記録装置は、従来のオフセット印刷等のように版を必要としない無版印刷の為、製版工程を必要としないだけでなく、小ロット印字にも即時対応ができ、需要に応じた印刷を可能とする。
【０００４】
特に近年は、印字物に高画質化や耐久性が求められており、その為のインクの開発が印刷装置同様急速に進められている。このように印刷物に求められる要求を満たす為に、安定吐出が求められる。
【０００５】
ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子の変位により液室内の体容積を変動させ液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドには圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用するものがある。これらの方式は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を容易に変化させることができる為、高密度印刷に適したヘッドの作製が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な製造工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する工程が必要になる。更に圧電素子を高密度に配列した液滴吐出ヘッドでは、多数の圧電素子を同時に駆動して、多数のインク滴を同時に吐出させる必要があり、その動作を行うことにより電圧降下が発生して圧電素子の変位量が不安定となり、液滴吐出特性が低下するという問題がある。また外部配線が接続される接続部から遠い位置に設けられた圧電素子ほど印加される電圧が低くなり易い。この為、一列に並列された圧電素子であっても、接続部からの距離によって液滴吐出特性にばらつきが生じてしまう問題がある。
【０００６】
このような圧電素子の電極は薄膜で形成されており、その膜厚が非常に薄い為、抵抗値が比較的高くなる傾向にあり、上記問題が生じやすい。そのような問題を解決する為、複数の圧電素子に共通する共通電極上に圧電素子を駆動する為の駆動回路に繋がる外部配線が接続される複数の接続部を設け、且つこれらの複数の接続部を共通電極に設けられる配線電極によって接続することで、共通電極の抵抗値を実質的に低下させる方法がとられている。
【０００７】
また別の解決策としては、圧電素子の電極を蒸着、スパッタにて形成する場合に、薄膜厚を増加し抵抗値を低下させる方法もとられている。
【０００８】
本発明に関連する技術例として、特許文献１には、圧電素子に共通する共通電極上に圧電素子を駆動させる為の駆動回路に繋がる外部配線が接続される複数の接続部を設け、且つこれら複数の接続部を共通電極上に設けられる配線電極によって接続することにより共通電極の抵抗値を実質的に低下させる「インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置」が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１１８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、複数の圧電素子に共通する共通電極上に圧電素子を駆動する為の駆動回路に繋がる外部配線が接続される複数の接続部を設け、且つこれらの複数の接続部を共通電極に設けられる配線電極によって接続する方法は、別配線を設けることによりヘッド自体の構成、配線が複雑化し部品点数も増加する。
【００１０】
また、圧電素子の電極を蒸着、スパッタにて形成する場合に、薄膜厚を増加し抵抗値を低下させる方法は蒸着、スパッタ時間が長くなりタ製造タクトに影響を与える他、蒸着、スパッタに用いる材料費の増加に繋がり、特に電極として用いる材料に金等の高価なものを用いる場合にはヘッド単体のコストアップになる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、現状のヘッド部品構成で液滴吐出特性を良好に保持できる液滴吐出装置の記録ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成する本発明の手段について以下に説明する。
本発明の第１の態様は、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた個別液室に圧力を加えるアクチュエータ素子を、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号により駆動し、それぞれ対応するノズルからインク滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液滴吐出装置の記録ヘッドであって、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設け、且つ、一列に並設されたアクチュエータを駆動する為の駆動のＩＣオン抵抗が、接続部からの距離が遠くなるにつれ小さくなっていることを特徴とする液体吐出装置の記録ヘッドにある。
【００１４】
かかる第１の態様では、特別な追加配線の必要もなく、また追加部品も必要としない、現存ヘッド構成部品にて共通電極の抵抗値が実質的に低下する為、多数のアクチュエータ素子を同時に駆動しても電圧降下を生じることがなく液滴吐出特性が安定する。
【００１５】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様において、前記液滴吐出装置の記録ヘッドにおける各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に導電ループとなるヘッド構成部品は、アクチュエータ素子を固定するヘッドベースであることを特徴とする。
【００１６】
かかる第２の態様では、導電ループとなるヘッド構成部品にアクチュエータ素子を固定しているヘッドベースを共通電極として用いることにより、効果的に共通電極の抵抗値低下を防ぎ、多数のアクチュエータ素子を同時に駆動しても電圧降下を生じることなく液滴吐出特性が安定する。
【００１７】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様において、前記アクチュエータ素子を固定するヘッド構成部品であるヘッドベースに導電性材料を用いることを特徴とする。
【００１８】
かかる第３の態様では、ヘッドベースに用いる材料として半導体等導電特性に特徴のあるものではなく、完全導体を用いることにより、効率的にアクチュエータ素子に信号を伝達することができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、本発明の第３の態様において、前記ヘッドベースの材料にＳＵＳを用いることを特徴とする。
【００２０】
かかる第４の態様では、ヘッドベースの材料にＳＵＳを用いることにより、材質の強度上本来の目的であるアクチュエータ固定機能を果たす他、安定吐出に影響を与える共振問題、更には長期使用での材質の腐食など耐久性に優れた材料であり、このSUSをヘッドベース材料として使用することにより安定吐出を持続することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様は、本発明の第１の態様において、前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部を金のスパッタにて成膜することを特徴とする。
かかる第５の態様では、グランド側の共通電極面を金のスパッタにて成膜することにより、仮に前記接着剤が非導電性であっても、スパッタ面は成膜工程の性質上針電極のような細かな凹凸面で形成されており、圧着接合時にヘッドベースと導通させることができる。
【００２４】
本発明の第６の態様は、本発明の第５の態様において、前記各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部の金のスパッタ膜厚は0.4μｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
かかる第６の態様では、スパッタ厚を薄くしても共通電極部の抵抗値増加にならないヘッドが提供可能である。また、スパッタ厚を薄くすることにより、ヘッドコストとしても低価格化が実現可能である。
【００２６】
本発明の第７の態様は、本発明の第１から第６のいずれか１つの態様である液滴吐出装置の記録ヘッドを有することを特徴とする。
【００２７】
かかる第７の態様では、低コストで高画質な画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、特別な追加配線の必要もなく、また追加部品も必要としない、現存ヘッド構成部品にて共通電極の抵抗値が実質的に低下する為、多数のアクチュエータ素子を同時に駆動しても電圧降下を生じることがなく液滴吐出特性を安定させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態としての液滴吐出ヘッド（液滴吐出装置の記録ヘッド）の構成図である。図２は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの液室幅手方向の断面模式図である。
【００３１】
図１、図２において、流路板１０３は、例えば、単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成される。この流路板１０３の下面には、ニッケル電鋳などで形成した振動板１０４が接合されている。また、流路板１０３の上面には、ノズルプレート１０２が接合され積層されている。
【００３２】
このように、流路板１０３の下面に接合した、例えば、ニッケル電鋳で形成した振動板１０４と、流路板１０３の上面に接合したノズルプレート１０２とを接合して積層する。これらによって、液滴（インク滴）を吐出するノズル２０１が連通する流路であるノズル連通路２０２や、加圧液室２０３、そして、加圧液室にインクを供給するための共通液室２０４に連通するインク供給口２０５などを形成している。
【００３３】
また、本実施形態では、振動板１０４を変形させて加圧液室２０３内のインクを加圧するため、圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子として、２列の積層型の圧電素子１０７と、この圧電素子を接合固定するヘッドベース１０８とを備えている。ここで、加圧液室２０３の高さＨを９０μｍに形成する。これにより、隔壁の剛性不足によって駆動時の加圧液室２０３が持ち上がる、すなわち、振動板１０４が変位する方向への力により隔壁が撓むのを抑え、吐出安定性を確保できる構造としている。
【００３４】
また、圧電素子１０７には、駆動回路（ドライバＩＣ）を搭載したＦＰＣ１０６基板が接続されている。
【００３５】
ここで、流路板１０３は、例えば、結晶面方位の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路２０２、加圧液室２０３となる凹部や穴部を形成したものである。このように、単結晶シリコンを液室材料に用いることで、高精度な寸法の確保が可能な上、高剛性な加圧液室２０３を形成することができ、噴射特性の安定化の向上及び固有周期の短縮化を可能としている。
【００３６】
なお、前述した流路板の材料としては、単結晶シリコン基板に特に限定されるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。しかし、剛性不足により駆動時の加圧液室２０３が持ち上がる（振動板が変位する）方向の力によって隔壁が撓み、加圧液室２０３の圧力低下が発生することを防ぎ、また、固有振動周期の短縮を容易にするためには、弾性率１００ＧＰａ以上の高剛性な材料を用いることが望ましい。
【００３７】
次に、本実施形態の振動板１０４は、ニッケルの金属プレートから形成したものであり、例えば、エレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０４に圧電素子１０７を接着剤接合し、さらにヘッドフレーム１０５を接着剤接合している。
【００３８】
ノズルプレート１０２は、各加圧液室に対応して直径２４μｍのノズルを形成し、流路板に接着剤接合している。このノズルプレート１０２は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズルプレート１０２の表面がノズル面となる。
【００３９】
ここで、ノズル径を２４μｍに設定することにより、２ｐｌ以下の小滴吐出を可能としている。また、滴速度が速くなり過ぎないため、多パルス駆動による大滴形成時に空中で滴をマージすることができ、高画質形成を可能としている。なお、ノズル径は２４μｍが最も好適であるが、２０〜２５μｍに設定することにより小滴吐出を容易とし、また、滴速度が速くなり過ぎないため、多パルス駆動による大滴形成も可能となる。
【００４０】
圧電素子１０７は、図３において圧電材料と内部電極とを交互に積層した積層型圧電素子３０１（ここではＰＺＴ：ピエゾ）を用いている。この積層圧電素子３０１の交互に、異なる端面に引き出された各内部電極には、個別電極３０２及び共通電極３０３が接続されている。なお、本実施形態では、積層圧電素子３０１の圧電方向として、電極面に垂直（厚み方向）の伸縮を指す、方向の変位を用いて加圧液室２０３内のインクを加圧する構成としている。このような構成とすることで、コンプライアンスが小さく高剛性であり高速な駆動を可能とした液滴吐出ヘッド（図４）を提供することができる。
【００４１】
なお、このように構成した図４に示す本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいては、まず、積層圧電素子３０１に印加する電圧を基準電位から下げることによって、積層圧電素子３０１が収縮する。すると、振動板１０４が下降して加圧液室２０３の容積が膨張するので、加圧液室内２０３にインクが流入する。その後、積層圧電素子３０１に印加する電圧を上げて積層圧電素子３０１を積層方向に伸長させて、振動板１０４をノズル方向に変形させて、加圧液室２０３の容積／体積を収縮させる。
【００４２】
これにより、加圧液室内２０３の記録液が加圧され、ノズル２０１から記録液の滴が吐出（噴射）される。そして、積層圧電素子３０１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって、振動板１０４が初期位置に復元する。すると、加圧液室２０３が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室２０４から加圧液室２０３内に記録液が充填される。そして、ノズルのメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行することになる。
【００４３】
画像の出力に係る高速化・高画質化の両立には、より高周波数で、小さい滴から大きい滴までより広い範囲で滴量を変えられる駆動が必要である。そこで、本実施形態では、複数のパルス信号からなる駆動波形を滴種に応じてパルス信号を選択しながら駆動させて、異なる滴種の吐出を可能としている。
【００４４】
次に、ヘッド駆動制御部及びヘッドドライバの構成の一例について、図５及び図６を参照して説明する。ヘッド駆動制御部は１印字周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部と、印字画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０，１）とクロック信号、ラッチ信号（LAT）、制御信号を出力するデータ転送部を備えている。
【００４５】
なお、図６において、制御信号は、図５に示すヘッドドライバのスイッチ手段であるアナログスイッチの開閉を滴毎に指示する２ビット信号であり、共通駆動波形の印字周期に合わせて選択すべき波形でHレベル（ON）に状態遷移し、非選択時にはLレベル（OFF）に状態遷移し、大滴を選択する信号（１，１）、中滴を選択する信号（１，０）、小滴を選択する信号（０，１）、非吐出を選択する信号（０，０）が存在する。
【００４６】
図５に示すヘッドドライバは、データ転送部から転送クロック（シフトクロック）にシリアル転送される階調信号０及びクロック信号を入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をデータ転送部からラッチ信号LATでラッチするラッチ回路と、シフトレジスタのレジスト値をデータ転送部からのラッチ信号LATでラッチするラッチ回路とラッチ回路の出力値とラッチ回路の出力値に基づいて、データ転送部からの制御信号を選択してレベル変換回路（レベルシフタ）に出力させるセレクタと、このセレクタのロジックレベル電圧信号をアナログスイッチが動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタと、レベルシフタを介して与えられるセレクタの出力でON/OFF（開閉）されるアナログスイッチで構成したアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）を備えている。
【００４７】
このアナログスイッチアレイの各アナログスイッチは、各アクチュエータの素子の選択電極(個別電極)に接続され、駆動波形生成部からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ０，１）に基づいて選択された制御信号に応じてアナログスイッチがオンすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）アクチュエータ素子に印加される。
【００４８】
次に、図７を参照して、本実施形態についてさらに具体的に説明する。
図７はアクチュエータ１０７の電極形成であるが、スパッタ法によりアクチュエータ１０７の外部に金属膜、本件では電極の材質は、Ｎi-Ａg又はＡg-Ｐt等の合金材料を用いて形成する。もちろん、これに限るものではない。また、図７に示すように、ドライバＩＣのＯＮ抵抗Ｒは順に小さくなっている（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６・・・Ｒ９４＞Ｒ９５＞Ｒ９６）他、ドライバＩＣの内部配線抵抗ｒも順に小さくなっている（r１＞r２＞ｒ３＞ｒ４＞ｒ５＞ｒ６・・・ｒ９４＞ｒ９５＞ｒ９６）。更に、アクチュエータの静電容量も接続部からの距離が遠くなるにつれて順に大きくなる（Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３＜Ｃ４＜Ｃ５＜Ｃ６・・・Ｃ９４＜＜Ｃ９５＜Ｃ９６）ような設計を行う。以上の３つの値を調整することにより、回路の合成インピーダンスはR+1/jωCで表せることから、回路の合成インピーダンスをほぼ一定の値に（全て同じに）設定することができる。このような設計により、一列に並設されたアクチェータであっても、接続部からの距離によってインク吐出特性にばらつきがなくなるように調整できる。実際には、
R1+1/jωC1＝（R2+r１）+1/jωC2＝（R96+r１+ r2+・・・+r95）+1/jωC96
を成立させる。
【００４９】
複数の積層圧電素子３０１の一端面側に接続した駆動波形を与えるための共通電極３０３パターンと、複数の圧電素子の他端面側に接続した選択信号を与えるための個別電極３０２パターンを設ける為、図３端部の面取りAを行う。これにより電極が２つに分かれる。
【００５０】
図８が複数の積層圧電素子の他端面側に接続した選択信号を与えるための個別電極３０２パターンになり、図９が共通電極３０３パターンとなる。
【００５１】
図８で確認できるように、電極はそれぞれ個別に設けられ、複数の積層圧電素子の他端面側に接続した選択信号を与えるための個別電極３０２パターンとなりヘッド駆動に必要な信号がFFC１０９から供給され、アクチュエータ１０７を駆動することが可能となる。
【００５２】
また、図９の共通電極３０３は、個別電極３０２パターンは形成せず、更に固定するヘッドベース１０８側にも共通の膜が形成させている為、次に面取りしたアクチュエータをヘッドベースに固定するが、固定する際に接着剤３０４が導電性の材料であればヘッドベースと導通状態となる。
【００５３】
ここで、ヘッドベース１０８は、本来はアクチュエータ１０７を固定するものであるが、導電性材料を用いることにより、前記電気信号を流すループとなり得る。共通電極３０３以外にループが形成されることにより、低抵抗化が実現できる。
【００５４】
本件ではヘッドベースの材料にSUSを用いた。これは材料の強度に加え、導電目的を果たすことになる。
【００５５】
接着剤３０４であるが、本件では非導電性のものを使用することが可能である。これは電極形成時にスパッタ法を用いた為である。
【００５６】
スパッタによって形成された電極面の表面粗さを図１０に示す。
このスパッタ法による電極形成後の表面粗さの測定結果より、スパッタ面は平面にはなっておらず、非常に粗く仕上がりが形成されていることが確認できる。この表面にアクチュエータとヘッドベースを固定する為の接着剤３０４を用い圧着して固定する方法をとるが、表面粗さの影響で仮に接着剤が非導電性の材料であっても、スパッタ表面の金属膜が針電極４０１となり、圧着した際に結果共通電極３０３とヘッドべース１０８が導通し、その結果ループが形成され、低抵抗化を実現できる。結果、ヘッドに供給される駆動波形の劣化に繋がらない。
【００５７】
ヘッドベースに電流が実際に流れていることの証明として図１１を用いて説明する。
圧電素子を高密度に配列した液滴吐出ヘッドでは、多数の圧電素子を同時に駆動して、多数のインク滴を同時に吐出させる必要があり、その動作を行うことにより電圧降下が発生して圧電素子の変位量が不安定となり、液滴吐出特性が低下するという問題があり、また外部配線が接続される接続部から遠い位置に設けられた圧電素子ほど印加される電圧が低くなり易い。図５、図７のヘッドドライバ回路内配線を参照しても明らかである。この為、一列に並列された圧電素子であっても、接続部からの距離によって液滴吐出特性にばらつきが生じてしまう問題があるが、本件に関し、各チャンネル間の吐出滴速度Vjを測定したところ、速度は安定していることが分かる。
【００５８】
また、本件ではコストダウンの為、電極に用いる金属膜（金）のスパッタ厚を0.4μAに設定した。
【００５９】
その結果、変更前の0.8μAの金属膜での液滴吐出ヘッドの駆動波形と比較し、全く劣化のない駆動波形が確認された。金属膜は電極として機能する他、電極の腐食防止としても機能する為、膜を形成しないことは不可能であるが、スパッタにより膜を形成し、ヘッドベースに導電ループを設ける手段により、接着剤の導電特性によらず、また電極に用いる金属膜の膜厚を最小限に抑えることができる。
【００６０】
以上説明した本発明の実施形態によれば、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた個別液室に圧力を加えるアクチュエータ素子を、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号により駆動し、それぞれ対応するノズルからインク滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液滴吐出装置の記録ヘッドであって、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設け、且つ、一列に並設されたアクチュエータを駆動する為の駆動のＩＣオン抵抗が、接続部からの距離が遠くなるにつれ小さくなっていることを特徴とする。よって、特別な追加配線の必要もなく、また追加部品も必要とせずに、現存ヘッド構成部品だけで、通電極の抵抗値が実質的に低下する為、多数のアクチュエータ素子を同時に駆動しても電圧降下を生じることがなく液滴吐出特性が安定する。
【００６１】
また、本発明の実施形態によれば、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた個別液室に圧力を加えるアクチュエータ素子を、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号により駆動し、それぞれ対応するノズルからインク滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液滴吐出装置の記録ヘッドであって、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設け、且つ、一列に並設された各アクチュエータを駆動する為の各閉ループ回路の合成インピーダンスがすべて同じになるように構成されていることを特徴とする。よって、特別な追加配線の必要もなく、また追加部品も必要とせずに、現存ヘッド構成部品だけで、通電極の抵抗値が実質的に低下する為、多数のアクチュエータ素子を同時に駆動しても電圧降下を生じることがなく液滴吐出特性が安定する。
【００６２】
また、本発明の実施形態によれば、液滴吐出装置の記録ヘッドにおける各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に導電ループとなるヘッド構成部品は、アクチュエータ素子を固定するヘッドベースであることを特徴とする。よって、一つの構成部品で多機能を流用することができる。
【００６３】
また、本発明の実施形態によれば、アクチュエータ素子を固定するヘッド構成部品であるヘッドベースに導電性材料を用いることを特徴とする。よって、共通電極以外の導電ループが確保でき、低抵抗化を実現できる。
【００６４】
また、本発明の実施形態によれば、ヘッドベースの材料にＳＵＳを用いることを特徴とする。よって、本来の目的であるアクチュエータ安定固定の他、共通電極以外の導電ループが確保でき、低抵抗化を実現できる。
【００６５】
また、本発明の実施形態によれば、アクチュエータ素子とヘッドベースの固定手段に接着剤を用い、用いる接着剤の導電性に影響を受けないことを特徴とする。よって、確実にアクチュエータとヘッドベースを固定することが可能となる。
【００６６】
また、本発明の実施形態によれば、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部を金のスパッタにて成膜することを特徴とする。よって、様々な接着剤でアクチュエータとヘッドベースを固定することが可能となる。
【００６７】
また、本発明の実施形態によれば、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部の金のスパッタ膜厚は0.4μｍ以下であることを特徴とする。よって、近年価格上昇している金を使用したスパッタ膜厚を最小限に抑え、コストダウン効果が得られ、且つ確実に液滴吐出ヘッドの吐出安定性を保つことが可能となる。
【００６８】
次に、上記で説明した本発明の液滴吐出ヘッド（液滴吐出装置の記録ヘッド）を画像形成装置に適用した例として、図１２〜１４を参照して説明する。
【００６９】
図１２は、上記実施形態で説明した本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置を前方側から見た斜視説明図である。この画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。
【００７０】
このカートリッジ装填部４には、色の異なる液体（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の液体カートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「液体カートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、液体カートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。
【００７１】
次に、この画像形成装置の機構部について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は同機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１４は同機構部の要部平面説明図である。
【００７２】
フレーム２０を構成する左右のメイン側板２１Ａ、２１Ｂに横架した主ガイドロッド３１と従ガイドロッド３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図１４で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００７３】
このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する複数のノズル列を有する液体吐出ヘッド３４（上記実施形態で説明した、本発明の液滴吐出装置の記録ヘッド）を複数のノズル（吐出口）を主走査方向と交叉する方向に配列し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００７４】
液体吐出ヘッド３４は、圧電素子などの圧電アクチュエータを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものとして使用できる。
【００７５】
また、キャリッジ３３には、各液体吐出ヘッド３４に各色の液体を供給するための各色の液体タンク３５（一体でもよい。）を搭載している。この各色の液体タンク３５には各色の可撓性を有する供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色の液体カートリッジ１０から各色の液体が補充供給される。このカートリッジ装填部４には液体カートリッジ１０内の液体を送液するための送液手段である供給ポンプユニット２４が設けられている。なお、供給チューブ３６は前ステー２９上に保持部材３７にて途中部分が保持されている。
【００７６】
一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。
【００７７】
そして、この給紙部から給紙された用紙４２を液体吐出ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。
【００７８】
この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。さらに、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してプラテン部となるガイド部材５７を配置している。
【００７９】
この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図１４のベルト搬送方向に周回移動する。
【００８０】
さらに、液体吐出ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。
【００８１】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。
【００８２】
さらに、図１４に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。
【００８３】
この維持回復機構８１には、液体吐出ヘッド３４の各ノズル３４１ａを一括してキャピングするためのキャップ部材８２と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘した液体を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。
【００８４】
そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出された液体、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナ８５で除去された液体、空吐出受け９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。
【００８５】
また、図１４に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した液体を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には液体吐出ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。
【００８６】
このように構成した液体吐出ヘッド記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８７】
このとき、図示しない制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２に液滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。
【００８８】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ部材８２で液体吐出ヘッド３４の吐出面３４ａがキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことにより液体乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材８２で液体吐出ヘッド３４の吐出面３４ａをキャッピングした状態でここでは図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）、増粘した液体を排出する回復動作を行う。
【００８９】
また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しない液体を吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。
【００９０】
以上述べたように、本発明を適用することで、高品質の液滴吐出ヘッドを低コストで製造することができ、画像形成装置においては本発明を実施した液滴吐出ヘッドを搭載しているので、低コストで高画質な画像形成装置を提供することが可能となる。
【００９１】
なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、インクジェット方式の種々の液体吐出ヘッド及び液滴吐出装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る液滴吐出吐出ヘッドの部品構成図である。
【図２】本発明に係わる液滴吐出ヘッドの液室幅手方向の断面模式図である。
【図３】アクチュエータと駆動信号伝達部、及びヘッドベース接着との接着部を示す図である。
【図４】本発明に係わる液滴吐出ヘッドの駆動部の組図である。
【図５】ヘッド駆動制御回路の配線図である。
【図６】本発明に係わるヘッド駆動の為の各種信号の一例である。
【図７】本発明に係わるヘッド駆動回路図である。
【図８】個別電極の側面図である。
【図９】共通電極の側面図である。
【図１０】スパッタ表面の粗さ測定結果を示した図である。
【図１１】各チャンネル間の滴速度測定結果の図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置を前方側から見た斜視説明図である。
【図１３】本発明の画像形成装置の同機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
【図１４】本発明の画像形成装置の機構部の要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０１    ノズルカバー
１０２    ノズルプレート
１０３    流路板
１０４    振動板
１０５    ヘッドフレーム
１０６    FPC
１０７    アクチュエータ（PZT）
１０８    ヘッドベース
１０９    FFC
２０１    ノズル
２０２    ノズル連通路
２０３    加圧液室
２０４    共通液室
２０５    インク供給口
２０６    ヘッドタンク
２０７    フィルタユニット
３０１    積層圧電素子
３０２    個別電極
３０３    共通電極
３０４    接着剤
３０５    内部電極
４０１    針電極
a    PZT面取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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